DE102004051883A1 - Schaltermechanismus für getriggerte Fahrradschaltungen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltmechanismus für einen Schrittschalter mit einer Aufzieh-, Halte- und Freigabemechanik, insbesondere eine Seileinzugs- und Positioniereinrichtung zum Aufziehen, Halten und Freigeben des Seilzuges nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Diese Seileinzug- und Positioniereinrichtung findet ihre Anwendung in Triggerschaltern zur Betätigung von Gangschaltungen an Fahrrädern. Diese Triggerschalter können als Drehgriffschalter oder als Hebelschalter mit einem einzigen Hebel für den Freigabe- und Aufziehvorgang oder mit je einem Aufzieh- und Freigabehebel ausgebildet sein.
- Schrittschalter werden zum Aufwickeln und Freigeben des federvorgespannten Schaltzuges verwendet und kehren nach ihrer Betätigung bzw. nach Einleitung des Schaltvorganges wieder in ihre Ausgangslage zurück. Schritt- bzw. Triggerschalter sind aus der Patentschrift
DE 102 13 450 A1 und derDE 102 24 196 A1 bekannt. - In der
DE 102 13 450 wird der Freigabemechanismus eines Triggerschalters beschrieben, der mit sehr wenig Rauteilen auskommt. Der Freigabehebel bzw. seine Verlängerung liegt in der Grundstellung an dem Sperrelement an, das die federvorgespannte Seilspule in seiner Position fixiert und befördert beim Freigabevorgang das Sperrelement aus dem Sperrzahnbereich heraus. Diese Anordnung ermöglicht eine sofortige Umsetzung der Schaltbewegung am Freigabehebel in eine Auslösebewegung des in die Sperrverzahnung eingreifenden Sperrelementes. Eine ebenso direkte Anordnung der Aufziehklinke an der Transportverzahnung kann auch den Aufziehvorgang beschleunigen, wenn die Bewegung des Aufziehhebels durch ein unmittelbares Eingreifen in die Transportverzahnung in eine unverzügliche Drehbewegung der Seilspule umgesetzt wird. - Der in der
DE 102 24 196 gezeigte Triggerschalter beinhaltet zwei Schalthebel, einen zum Aufziehen bzw. Aufwickeln des Seilzuges und einen zum Lösen der Positionier- und Halteeinrichtung bzw. zum Freigeben Seilzuges. - Die Seilspule wird von einer, auf den Seilzug wirkenden, Rückstellfeder in Abwickelrichtung vorgespannt und ist mit einem Scheibenelement drehfest verbunden, das mit drei Zahnsegmenten bestückt ist. Die Seilspule wird über das Scheibenelement in die gewünschte Gangstellung gedreht bzw. dort festgehalten. Zwei Zahnsegmente befinden sich am Umfang des Scheibenelementes. Das dritte Zahnsegment ist in einem Durchbruch des Scheibenelementes angeordnet und hat eine nach innen gerichtete Verzahnung, in deren Sägezähne die Aufziehklinke beim Aufziehvorgang eingreift, um den Seilzug schrittweise aufzuwickeln. Die Aufziehklinke wird mittels einer Klinkenfeder in der ausgerückten Grundstellung gehalten und ist im Betätigungshebel gelagert. Sie schwenkt um eine Klinkenachse die annähernd senkrecht oder vorzugsweise parallel zur zentralen Seilspulenachse verläuft. Da der Betätigungshebel unter der Trägerplatte und das Scheibenelement mit dem Aufziehzahnsegment darüber angeordnet ist, greift die Aufziehklinke durch die Trägerplatte hindurch und beim Aufziehvorgang in die entsprechende Verzahnung ein.
- Der Aufziehvorgang wird durch den Betätigungshebel eingeleitet, der sich gegen eine Rückstellfeder um die zentrale Achse dreht. Je nach Schwenkwinkel des Betätigungshebels wird die Schaltung um eine oder um mehrere Schaltstufen weiter geschaltet. Wird der Betätigungshebel wieder losgelassen, so kehren der Hebel und die Aufziehklinke mit Federunterstützung wieder in die Grundstellung zurück. Nach erfolgtem Aufziehvorgang wird die Seilspule mittels einer ebenfalls federvorgespannten Halteklinke, die in ein Zahnsegment am Umfang des Scheibenelementes angreift, in der aktuellen Schaltstellung festgehalten.
- Beim Freigabevorgang wird der mit einer Rückstellfeder bestückte Freigabehebel betätigt und drückt gegen das, in Richtung Halteverzahnung vorgespannte und mit zwei festen Klinken ausgestattete, Schiebeelement. Die in Eingriff befindliche Halteklinke wird aus der Sägezahnkontur des ersten Zahnsegmentes am Umfang des Scheibenelementes herausgedrückt. Die Halte- und Sperrklinke, stehen sich gegenüber und sind fest mit dem, das Scheibenelement umgreifende, Schiebeelement verbunden. Die Seilspule dreht sich in Abwickelrichtung, bis die in die Zahnkontur des zweiten Zahnsegmentes eingreifende Sperrklinke am nächsten Zahn anliegt und die Abwickelbewegung unterbricht. Wird der Freigabehebel entlastet, so kann er in die Ausgangsposition zurückkehren, dabei wird auch das Schiebeelement in die Haltestellung zurückbewegt. Die Sperrklinke wird aus der Zahnkontur des zweiten Zahnsegmentes heraus bewegt und die Seilspule dreht sich weiter in Abwickelrichtung. Der zurückweichenden Sperrklinke folgt die Halteklinke und greift dann wieder in die Zahnkontur des ersten Zahnsegmentes ein. Durch Anlage der Halteklinke an den nächsten Sägezahn wird die Abwickelbewegung erneut gestoppt und die aktuelle Gangstellung fixiert.
- Diese Triggerschalter zeichnen sich durch eine gute Funktion und exakte Schaltvorgänge aus. Doch zur Steigerung der Schaltgeschwindigkeit, insbesondere beim Aufwickelvorgang, gibt es noch Verbesserungspotential. Wie die meisten gängigen Triggerschalter muss der Betätigungshebel beim Aufziehvorgang erst einen Leerweg zurücklegen, bevor die Aufziehklinke in die Transportverzahnung eingreift und die Schaltbewegung einleitet.
- Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Triggerschalter zu schaffen, der die Schaltbewegung des Aufziehelementes nahezu unverzüglich in eine Aufziehbewegung der Seilspule umsetzt.
- Entsprechend dem vorliegenden Stand der Technik verdreht der Betätigungs- bzw. Aufziehhebel die Aufwickelspule über eine Aufziehklinke die dabei in eine Transportverzahnung eingreift. Die Aufziehklinke wird in der Grundstellung von einer Klinkenfeder bzw. einer Verschiebemechanik außer Eingriff gehalten, so dass der Aufziehhebel erst eine Schwenkbewegung ausführen muss, um die Aufziehklinke am ent sprechenden Transportzahn in Eingriff zu bringen, noch bevor eine Aufziehbewegung an der Seilspule erfolgen kann.
- Zur Realisierung einer schnellen Aufziehfunktion ist es erforderlich, dass sich die Aufziehklinke zu Beginn des Aufziehvorganges möglichst in unmittelbarer Nähe der Transportverzahnung bzw. sich dort bereits im Eingriff befindet.
- Die Lösung der Aufgabe wird, gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Patentansprüche, im wesentlichen durch eine in der Grundstellung nahezu im Eingriff befindliche Aufziehklinke realisiert. Diese Aufziehklinke wird bei Betätigung des Freigabeelementes, z. B. eines Freigabehebels oder eines Drehgriffes entweder direkt oder indirekt aus dem Bereich der Transportverzahnung herausbewegt, noch bevor die Halteklinke aus der Halteverzahnung herausbefördert wird.
- Die Aufziehklinke steht grundsätzlich beim Einholen des Seilzuges im Eingriff mit der Transportverzahnung und muss sich beim Freigabevorgang sicher außer Eingriff befinden. Doch anders als in der
DE 102 24 196 A1 gezeigt, legt sich bei nicht betätigtem Schalter die Aufziehklinke ohne Last an den entsprechenden Transportzahn an, bzw. befindet sich in Eingriffstellung oder im unmittelbaren Bereich der Transportverzahnung. Beim Aufziehvorgang bzw. bei Betätigung des Aufziehelementes z. B. eines Aufziehhebels oder eines Drehgriffes wird der Seilzug unverzüglich eingeholt. Der Aufziehhebel wird in der Grund- bzw. Ausgangsstellung mittels einer Federvorspannung gegen einen Anschlag gedrückt. Die Aufziehklinke ist im Aufziehhebel gelagert und schwenkt um eine Klinkenachse, die annähernd senkrecht oder vorzugsweise parallel zur zentralen Seilspulenachse verläuft. Die Aufziehklinke wird mittels einer Klinkenfeder in Richtung der Transportverzahnung vorgespannt. Somit befindet sich die Aufziehklinke in ihrer Grundstellung stets im Eingriff an der Transportverzahnung. Da die Aufziehklinke im Aufziehhebel gelagert ist, kann mit der Position des Aufziehhebels, der in seiner Grundstellung an einem Anschlag anliegt, auch die Lage der Aufziehklinke im Bezug auf die Transportverzahnung definiert werden. Die Grundstellung des Aufziehhebels wird so gewählt, dass die Aufziehklinke zwar in die Transportverzahnung eingreift, aber diese kaum berührt oder ohne Last anliegt. Damit die Aufziehklinke in dieser Eingriffstellung den Freigabevorgang nicht behindert, muss die Aufziehklinke beim Einleiten des Freigabevorganges un verzüglich aus dem Bereich der Transportverzahnung herausschwenken. Dies bedingt eine Entkopplung von Aufziehhebel und Aufziehklinke entgegen der Aufziehrichtung, da sich der Aufziehhebel in der Grundstellung an einen Anschlag anlegt und somit in dieser Richtung bzw. entgegen der Aufziehrichtung nicht mehr ausweichen kann. Die in der Eingriffstellung befindliche Aufziehklinke wird beim Einleiten des Freigabevorganges direkt vom Freigabehebel, ähnlich wie in derDE 102 13 450 gezeigt, oder indirekt über ein Zwischenglied vorzugsweise von einem Federelement aus dem Zahnbereich der Transportverzahnung herausbewegt. Die Aufziehklinke muss bereits vor einer Bewegung der Seilspule in Freigaberichtung aus dem Bereich der Transportverzahnung herausschwenken, da sie sonst in dieser Verzahnung aufgrund der Seilzugvorspannung eingeklemmt wird. Das kann weg- oder geschwindigkeitsgesteuert erfolgen, wobei der zum Öffnen der Aufziehklinke erforderliche Betätigungsweg des Freigabehebels geringer ist als der zum Öffnen der Halteklinke benötigte Betätigungsweg oder muss nach Betätigung des Freigabehebels die Freigabeklinke mit größerer Geschwindigkeit öffnen als die Halteklinke. Das rechtzeitige Öffnen bzw. Herausschwenken der Aufziehklinke wird besonders einfach mittels eines federnden Zwischengliedes realisiert, indem das Zwischenglied wesentlich härter ist als die in Eingriffsrichtung wirkende Vorspannfeder der Aufziehklinke. Bei Betätigung des Freigabehebels wird das federnde Zwischenglied zuerst gegen die Aufziehklinke bewegt und drückt diese aus dem Bereich der Transportverzahnung heraus gegen einen Anschlag, anschließend wird das Zwischenglied weiter gegen die Halteklinke gedrückt und bewegt diese aus der Halteposition am Scheibenelement heraus. Hierdurch wird die Freigabe des federvorgespannten Seilzuges ermöglicht. Die Anordnung des elastischen bzw. federnden Zwischengliedes zwischen dem Freigabehebel und der Aufziehklinke oder zwischen dem Schiebeelement mit der Halte- und Sperrklinke und der Aufziehklinke sichert eine gute Schaltfunktion auch bei gröberen Fertigungstoleranzen. - In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird das Zwischenglied als Bügelfeder ausgeführt, wobei sich ein Ende am Gehäuse bzw. an der Trägerplatte abstützt und das andere Ende am Freigabehebel direkt oder am Schiebeelement angelenkt ist. Bei Betätigung des Freigabehebels verschiebt dieser das Schiebeelement gegen die Vorspannung der Bügelfeder, die um das an der Trägerplatte abgestützte Ende schwenkt und mit dem Bügel die Aufziehklinke aus der Eingriffstellung heraus be wegt, noch bevor die Halteklinke das vorgespannte Scheibenelement freigibt. Die unter Vorspannung stehende Bügelfeder dient nicht nur zur Zwangsaussteuerung der Aufziehklinke aus dem Bereich der Transportverzahnung am Scheibeelement, sondern unterstützt bzw. führt auch den Rückstellvorgang des Schiebeelementes bzw. des Freigabehebels aus.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben, wobei die Zeichnungen lediglich als ein nicht beschränkendes Beispiel anzusehen sind.
-
1 zeigt einen Triggerschalter mit geöffnetem Gehäusedeckel in der Ruhestellung -
2 zeigt einen Triggerschalter mit geöffnetem Gehäusedeckel beim Aufziehvorgang -
3 zeigt einen Triggerschalter mit geöffnetem Gehäusedeckel beim Freigabevorgang -
4 zeigt eine Explosionsdarstellung des Triggerschalters -
1 zeigt einen geöffneten Triggerschalter1 mit dem Aufziehelement, in Form eines Aufziehhebels2 , und dem Freigabeelement, in Form eines Freigabehebels3 , in der Ruhestellung. Das Scheibenelement4 ist auf der zentralen Achse5 gelagert und drehfest mit der Seilspule verbunden. Das Scheibenelement4 ist mit einer Halteverzahnung6 , einer Sperrverzahnung7 und einer Transportverzahnung8 ausgestattet. Der Freigabehebel3 wirkt bei Betätigung auf das Schiebeelement9 , wodurch eine Abwickelbewegung der Seilspule ermöglicht wird. Das Schiebeelement9 wird von Führungselementen10 gehalten, die im Schaltergehäuse11 verankert sind. Am Schiebeelement9 sind die Halteklinke12 und die Sperrklinke13 angeordnet, die beim Freigabevorgang jeweils wechselweise in die entsprechende Verzahnung am Scheibenelement4 eingreifen. In der Ruhestellung greift die Halteklinke12 in die Halteverzahnung6 ein und fixiert das Scheibenelement4 , das sich sonst, aufgrund der in Abwickelrichtung wirkenden Vorspannung an der Seilspule bzw. am Seilzug, drehen würde. Die Aufziehklinke14 befindet sich im Bereich der Transportverzahnung8 in der Bereitschaftsstellung, um beim Aufziehvorgang unverzüglich die Hebelbewegung auf das Scheibenelement übertragen zu können. Das Zwischenglied in Form einer Feder bzw. Bügelfeder15 stützt sich mit dem ersten Schenkel am Schaltergehäuse11 ab und ist über den zweiten Schenkel am Schiebeelement9 angelenkt. Die Bügelfeder15 ist so angeordnet, dass sich der Bügel in unmittelbarer Nähe der Aufziehklinke14 befindet und beim Freigabevorgang diese aus der Transportverzahnung8 herausbewegt. Bevor die Halteklinke12 den entsprechenden Haltezahn freigibt, muss die Aufziehklinke14 über die Bügelfeder15 aus der Transportverzahnung herausgedrückt werden, da sonst die Aufziehklinke14 den Abwickelvorgang blockiert. Beim Aufziehvorgang überträgt die Aufziehklinke die Aufziehhebelbewegung auf das Scheibenelement. Dabei wird das Schiebeelement9 durch eine Verschiebung des angeschrägten Rückens der Halteklinke12 entlang des nächsten Haltezahnrückens verschoben. Die am Schiebeelement angelenkte Bügelfeder wird ebenfalls mitbewegt. Sie stößt allerdings nicht gegen die Aufziehklinke, da diese bereits das Scheibenelement in Aufziehrichtung weitergedreht und somit eine neue Position eingenommen hat. -
2 zeigt den Triggerschalter1 mit geöffnetem Gehäusedeckel beim Aufziehvorgang. Der Aufziehhebel2 hat die Aufziehklinke14 , die in die Transportverzahnung8 eingreift, bereits in Aufziehrichtung bewegt. Dabei wurde das Schiebeelement9 mit der Halteklinke12 über den Zahnrücken des entsprechenden Zahnes der Halteverzahnung6 verschoben. Auch der Bügel16 der Bügelfeder15 , die mit einem Schenkel am Schiebeelement9 angelenkt ist, führt beim Aufziehvorgang eine Schwenkbewegung aus und gelangt dabei an die Position der Aufziehklinke14 , die diese in der Ruhestellung einnimmt. Wird der Aufziehvorgang fortgesetzt, so springt die Halteklinke12 des federvorgespannten Schiebeelementes9 über die Zahnspitze des Haltezahnes in die nächste Zahnlücke der Halteverzahnung6 und verhindert eine Rückwärtsbewegung des Scheibenelementes4 , wenn der Aufziehhebel2 und die Aufziehklinke14 nach dem Schaltvorgang wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren. -
3 zeigt einen Triggerschalter1 beim Freigabevorgang. Bei Betätigung des Freigabehebels3 wird das Schiebeelement9 entlang der Führungselemente10 aus der Ruheposition, mit in Eingriff befindlicher Halteklinke12 , herausgeschoben. Dabei wird die in die Transportverzahnung8 eingreifende Aufziehklinke14 von der Bügelfeder15 außer Eingriff gebracht, noch bevor die Halteklinke12 das Scheibenelement4 freigibt. Damit die Seilspule bzw. das Scheibenelement12 aufgrund der Seilzugspannung nicht unkontrolliert weiterdreht, greift die Sperrklinke13 in die Sperrverzahnung7 ein und erlaubt so, im Gegensatz zum mehrstufigen Schaltvorgang beim Aufziehvorgang, nur einen definierten, einstufigen Schaltvorgang. Wenn der Freigabehebel3 wieder in seine Grundstellung zurückkehrt, greift zuerst wieder die Halteklinke12 in die Halteverzahnung6 ein und übernimmt die Fixierung des Scheibenelementes4 , noch bevor die Aufziehklinke14 in ihre Bereitschaftsposition im Bereich der Transportverzahnung8 zurückkehrt. -
4 zeigt zur Erläuterung der Bauteile eine Explosionsdarstellung des Triggerschalters. Die Funktionsteile, wie die Seilspule17 , das Scheibenelement9 , das Schaltergehäuse11 und der Aufziehhebel2 sind um die Achse5 angeordnet bzw. bewegen sich um diese. Das Schiebeelement4 mit der Halte- und der Sperrklinke, das Scheibenelement4 mit der Halte-6 und Sperrverzahnung7 am Umfang sowie mit der innenliegenden Transportverzahnung8 , die Bügelfeder15 und die Aufziehklinke14 sind neben dem Aufzieh-2 und Freigabehebel3 die wesentlichen, den Schaltvorgang steuernden Bauteile. Diese Bauteile, mit Ausnahme des Scheibenelementes4 bzw. der Seilspule17 , werden direkt oder indirekt mittels Federvorspannung nach erfolgtem Schaltvorgang wieder in ihre Grundstellung zurückgebracht. Die mit einer Klinkenfeder18 vorgespannte Aufziehklinke14 wird entweder direkt am Aufziehhebel2 oder von Bauteilen geführt, die mit dem Aufziehhebel2 drehfest verbunden sind. -
- 1
- Triggerschalter
- 2
- Aufziehhebel
- 3
- Freigabehebel
- 4
- Scheibenelement
- 5
- Achse
- 6
- Halteverzahnung
- 7
- Sperrverzahnung
- 8
- Transportverzahnung
- 9
- Schiebeelement
- 10
- Führungselement
- 11
- Schaltergehäuse
- 12
- Halteklinke
- 13
- Sperrklinke
- 14
- Aufziehklinke
- 15
- Bügelfeder
- 16
- Bügel
- 17
- Seilspule
- 18
- Klinkenfeder
Claims (8)
- Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) für Fahrräder mit einer Aufziehmechanik zum Einholen eines Seilzuges, mit einer Aufziehklinke (14 ) die in eine Transportverzahnung (8 ) eingreift; mit einer Halte- und Freigabemechanik zum schrittweisen Freigeben des Seilzuges, mit mindestens einem Freigabeelement, das nach erfolgtem Freigabevorgang in seine Grundstellung zurückkehrt sowie einer Halte- (12 ) und Sperrklinke (13 ), die in eine Halte- (6 ) bzw. Sperrverzahnung (7 ) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufziehklinke (14 ), bei der Rückkehr des Freigabeelementes in seine Grundstellung, in die Transportverzahnung (8 ) eingreift und beim Freigabevorgang vom Freigabeelement direkt oder über ein Zwischenglied außer Eingriff gebracht wird. - Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufziehklinke (14 ) am Aufziehelement, vorzugsweise einem Aufziehhebel (2 ), gelagert ist und von einer Klinkenfeder (18 ) in Schließrichtung vorgespannt ist. - Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagposition des Aufziehelementes so gewählt ist, dass die Aufziehklinke (14 ) in der Grundstellung des Aufziehelementes in die Transportverzahnung (8 ) eingreift und unmittelbar vor einem Transportzahn positioniert ist oder diesen leicht berührt. - Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied als Feder ausgebildet ist, die im Schaltergehäuse (11 ) geführt oder drehbar gelagert ist und die Bewegung des Freigabeelementes, vorzugsweise einem Freigabehebel (3 ), oder des Schiebeelementes (9 ) auf die Aufziehklinke (14 ) überträgt. - Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied vorzugsweise als Bügelfeder (15 ) ausgebildet ist, wobei sich ein Ende der Bügelfeder (15 ) am Schaltergehäuse (11 ) abstützt, während das andere Ende am Schiebeelement (9 ) oder am Freigabeelement anliegt und der Bügel bei Betätigung des Freigabeelementes die Aufziehklinke (14 ) aus dem Bereich der Transportverzahnung (8 ) herausbewegt. - Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufziehklinke (14 ) mittels einer Feder bzw. der Bügelfeder (15 ) aus dem Transportzahnbereich heraus befördert wird, bevor die Halteklinke (12 ) am Schiebeelement (9 ) die Halteverzahnung (6 ) frei gibt und somit das Abwickeln des Seilzuges ermöglicht. - Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Freigabevorgang die Halteklinke (12 ) wieder in die Halteverzahnung (6 ) eingreift, bevor die Aufziehklinke (14 ) wieder durch die Vorspannung der Klinkenfeder (18 ) in seine Grundstellung, in den Eingriffsbereich der Transportverzahnung (8 ), zurückgestellt wird. - Schaltmechanismus für einen Schrittschalter (
1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bügelfeder (15 ) die Rückstellung des Schiebeelementes (9 ) unterstützt oder sogar als dessen alleinige Rückstellfeder fungiert.
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